伝動ベルト
【課題】 低摩擦係数を長期に渡り維持し、スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ耐磨耗性に優れた摩擦伝動ベルト、および摩擦伝動ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ベルト長手方向に沿って心線２を埋設したゴム層を含む弾性体層からなるＶリブドベルト１において、摩擦伝動面となるリブ部６が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成される
【解決手段】 ベルト長手方向に沿って心線２を埋設したゴム層を含む弾性体層からなるＶリブドベルト１において、摩擦伝動面となるリブ部６が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成される
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力伝動に用いられる摩擦伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦伝動ベルトに要求される特性として、動力を伝達することに加え、使用中に異音が発生しないこと、並びに耐久性、特に耐摩耗性に優れることが挙げられる。これらの特性を満たすため、摩擦伝動部をポリアミド、メタ系アラミドまたはパラ系アラミドなどの短繊維を配合したゴム組成物で構成し、それらで摩擦伝動面を覆うことで耐発音性、耐摩耗性及び耐粘着摩耗性の向上を図ることが一般的になされている。
【０００３】
ところが、近年の自動車用エンジンでは、コンパクト化、燃費向上及び排出ガス低減を行うため希薄燃焼となっており、このためにエンジンの回転変動、振動が従来エンジンと比べ大きくなっている。また補機用ベルトのサーペンタイン化によって小プーリ化、屈曲角の小さなエンジンレイアウトになっており、摩擦伝動ベルトへの負荷が一層大きくなってミスアライメントやスティックスリップによる異音発生の問題が顕在化している。
【０００４】
このような問題に対し、前述の方法において、該短繊維の配合量を増加することによって対処しようとすると、物性低下や加工性に問題が発生し、配合量に限界があるとともにベルト走行によって表面に突出した有機短繊維の脱落、摩滅などにより、摩擦係数の低減効果が低下するという問題があった。
【０００５】
一方で、ベルト本体の少なくともプーリ接触部分を、エチレン・α−オレフィンエラストマーに粉状乃至粒状のポリオレフィン樹脂を含有させたゴム組成物で形成した摩擦伝動ベルトが提案されている。（例えば特許文献１参照）前記の構成によれば、ベルト本体の少なくともプーリ接触部分を構成するゴム組成物のゴム成分がエチレン・α−オレフィンエラストマーであって、それ自体の摩擦係数が低いことに加え、それに粉状乃至粒状のポリオレフィン樹脂が分散しており、ベルト表面に露出したポリオレフィン樹脂により摩擦係数の低減が図られるので、低発音性及び耐摩耗性が優れることとなる。また、エチレン・α−オレフィンエラストマーはポリオレフィン樹脂への親和性が高いことからポリオレフィン樹脂の良好な分散状態が得られる。
【特許文献１】特開２００４−３２４７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の方法では、粉状乃至粒状のポリオレフィン樹脂は潤滑剤として作用するものであり、補強性については期待できなかった。また、ベルトの初期走行段階でのスリップ音を軽減することは可能であるが、長時間走行した後のベルトでは、ポリオレフィン樹脂が表面から脱落しやすくなるため、ベルト表面の摩擦係数を軽減する効果を長期間にわたって維持することはできなかった。またベルトの製造において、ポリオレフィン樹脂をエチレン・α−オレフィンエラストマーに混合する条件によっては、ベルト物性が急激に低下するなどの問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、長期間に渡って摩擦係数を低く維持することが可能であって、スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ耐久性、耐磨耗性に優れた摩擦伝動ベルト、並びに摩擦伝動ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１記載の発明は、摩擦伝動面が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルトである。
【０００９】
本願請求項２記載の発明は、請求項１記載の摩擦伝動ベルトであって、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部が露出していることを特徴とする。
【００１０】
本願請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルトであって、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることを特徴とする。
【００１１】
本願請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることを特徴とする。
【００１２】
本願請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであることを特徴とする。
【００１３】
本願請求項６記載の発明は、摩擦伝動面を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部配合し、融点又は軟化点未満で混練したゴム組成物を融点又は軟化点以上で加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法である。
【００１４】
本願請求項７記載の発明は、請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、ゴムの混練は少なくとも２段階実施されてなり、最終段階の混練にて前記混練を行うことを特徴とする。
【００１５】
本願請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部を露出させてなることを特徴とする。
【００１６】
本願請求項９記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることを特徴とする。
【００１７】
本願請求項１０記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることを特徴とする。
【００１８】
本願請求項１１記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本願請求項１記載の発明は、摩擦伝動面をエチレン・α−オレフィンエラストマーに繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を特定量含有するゴム組成物で構成することで、耐久性、耐摩耗性が良好で、かつ耐発音性に優れると共に、長期間に渡り摩擦係数を低減させることが可能な摩擦伝動ベルトを提供する。
【００２０】
本願請求項２記載の発明は、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部が露出していることで、走行初期から摩擦係数を低減せしめることができ、ひいては耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性が向上する。
【００２１】
本願請求項３記載の発明は、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることで、ゴム組成物中でポリオレフィン短繊維が明確な繊維形状を保つことができ、またエラストマーとの接着性も良好で、更に耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性に優れる。
【００２２】
本願請求項４記載の発明は、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることで、更に摩擦係数低減効果が高まる。
【００２３】
本願請求項５記載の発明は、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を低減し、リブのクラックを抑制し、ベルトが長寿命化することができる。
【００２４】
本願請求項６記載の発明は、摩擦伝動面を、エチレン・α−オレフィンエラストマーと繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を特定量配合し、融点若しくは軟化点未満で混練したゴム組成物を融点又は軟化点以上で加硫成形することにより形成することで、摩擦伝動面をエチレン・α−オレフィンエラストマーに繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を特定量含有するゴム組成物で構成することができる。すなわちポリオレフィン短繊維が繊維形状を保持したままベルト成形体において存在することが可能となり、また該短繊維とエチレン・α−オレフィンエラストマーとの接着性が良好であって、耐久性、耐摩耗性並びに耐発音性に優れると共に、長期間に渡り摩擦係数を低減させることが可能な摩擦伝動ベルトを提供することができる。
【００２５】
本願請求項７記載の発明は、ゴムの混練は少なくとも２段階実施されてなり、最終段階の混練において前記混練を行うことで、ベルト成形体においてポリオレフィン短繊維が繊維形状を保持可能であり、そして最終段階の混練前に高温での混練を設けることが可能であることから、ゴムと他配合剤との混練を良好に行うことができるといった利点がある。
【００２６】
本願請求項８記載の発明は、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部を露出させることで、走行初期から摩擦係数を低減せしめることができ、ひいては耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性が向上する。
【００２７】
本願請求項９記載の発明は、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることで、比較的高温の混練においてもゴム組成物中でポリオレフィン短繊維が明確な繊維形状を保つことができ、更に耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性に優れる。
【００２８】
本願請求項１０記載の発明は、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることで、更に摩擦係数低減効果が高まる。
【００２９】
本願請求項１１記載の発明は、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を低減し、リブのクラックを抑制し、ベルトが長寿命化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、摩擦伝動ベルトとして、ベルトの長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトに本発明を適用したものである。
【００３１】
図１に示すようにＶリブドベルト１は、心線２をベルト長手方向に沿って埋設した接着層３と、この接着層３の一方の面に設けられた圧縮層４と、接着層３の他方の面を被覆するカバー帆布からなる伸張層５とを有する。そして圧縮層４には、ベルト長手方向に延びる断面略三角形状の複数のリブ部６が設けられている。ここで摩擦伝動面は圧縮層６の表層をいう。
【００３２】
本発明で使用する心線２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、またはアラミド繊維などから構成される撚糸コードが使用できる。
【００３３】
前記心線は接着処理を施されることが望ましく、例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてＲＦＬ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し−１〜３％延伸して延伸処理コードとする、ことができる。
【００３４】
この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３５】
また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。
【００３６】
エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３７】
ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。
【００３８】
ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。
【００３９】
また、レゾルシン・ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン・ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。
【００４０】
更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。
【００４１】
また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、有機過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。
【００４２】
伸張層５を構成する帆布は、織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。
【００４３】
上記帆布は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを帆布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。
【００４４】
ここで圧縮層４は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成される。
【００４５】
エチレン・α−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテン）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体などであり、具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。
【００４６】
本発明で用いるポリオレフィン短繊維は、繊維長が０．２〜８．０ｍｍ、更に好ましくは０．５〜６．５ｍｍのものである。繊維長が０．２ｍｍ未満であれば、短繊維がゴム表面から脱落し易く、長期にわたり摩擦係数低減効果を持続させることが困難であり、また補強性に劣るという不具合がある。加えて、圧延等において配向が出難いため、配向性を必要とする場合に不適であるという問題がある。一方、８．０ｍｍを超えると、ゴム組成物におけるオレフィン短繊維の分散が悪くなり、耐摩耗性、耐久性などが低下する。ポリオレフィンは、エチレン・α−オレフィンエラストマーと相溶性が良いためゴム組成物中で分散しやすく、ひいては物性低下を抑制して長期間安定した低摩擦係数を実現する。
【００４７】
ここで、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点は、１００〜２５０°Ｃであることが望ましい。１００°Ｃ未満であると、混練などの工程において溶融又は軟化してしまい、ゴム組成物において繊維形状を保持することが困難であり、良好な耐摩耗性、耐久性を確保することが難しい。一方、２５０°Ｃを超えるポリオレフィン短繊維は非常に高価であるため、配合コストが高くなる。
【００４８】
ポリオレフィンとして具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられるが、なかでも摩擦係数低減効果が高い超高分子量ポリエチレンを選択することが望ましい。超高分子量ポリエチレンは、平均分子量が粘度法で１００万ｇ／ｍｏｌ以上、光散乱法で３００万ｇ／ｍｏｌ以上のものを総称するが、本発明で用いられるものとしてはその中でも粘度法による平均分子量が３００万〜８００万ｇ／ｍｏｌのものが好ましい。また超高分子量ポリエチレンの融点又は軟化点は、１００〜１５０°Ｃのものが好ましく用いられる。
【００４９】
ポリオレフィン短繊維は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、５〜５０重量部含有させる。５重量部未満では、摩擦係数低減効果を長期にわたり持続させることが困難であり、他方、５０重量部を超えると、耐久性が低下するといった不具合がある。
【００５０】
また前記ゴム組成物には、上記ポリオレフィン短繊維以外の短繊維を含有させることが望ましい。例えば、ポリアミド、ポリエステル、綿、アラミド、ＰＢＯなどからなる短繊維を混入して、圧縮層４の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮層４の表面に該短繊維を突出させ、圧縮部の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させることができる。なかでも、アラミド短繊維とポリアミド短繊維の少なくとも一方を含めた場合には、低摩擦係数を長期に維持する効果が得られる。アラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等が例示できる。
【００５１】
前記短繊維は、繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はゴム１００重量部に対して５〜５０重量部であることが望ましい。尚、短繊維の添加量が１重量部未満の場合には、圧縮層４のゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一方４０重量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散し難い。前記短繊維は圧縮層４のゴムとの接着を向上させるためにも、該短繊維をエポキシ化合物やイソシアネート化合物などを含有する処理液によって接着処理されることが好ましい。
【００５２】
また当該ゴム組成物には架橋剤として有機過酸化物が配合することができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ポリマー成分１００重量部に対して０．５〜８重量部の範囲で好ましく使用される。
【００５３】
また前記ゴム組成物は、ポリマー成分１００重量部に対して、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類を好ましくは０．５〜１３重量部配合することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類は共架橋剤として作用し、０．５重量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３重量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。このとき、共架橋剤としてＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを選択した場合、架橋密度が高くなり、耐摩耗性が高く、また注水時と乾燥時の伝達性能の差が少ないといった特徴がある。またキノンジオキシム類を選択した場合は、繊維基材との接着性に優れるといった特徴がある。
【００５４】
キノンジオキシム類としては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。接着性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシム類が好ましい。
【００５５】
また前記ゴム組成物には、カーボンブラック、金属炭酸塩、金属珪酸塩などの無機充填剤を配合することができる。補強性を考慮すると、少なくともカーボンブラックが含有されることが望ましい。
【００５６】
カーボンブラックは限定されるものではないが、窒素吸着比表面積２０〜１５０ｃｍ２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が５０〜１６０ｃｍ３／１００ｇの特性を有するものを使用することが好ましい。ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、カーボンブラックの比表面積であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―２に従い測定される。またＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート吸油量）は、ストラクチャーの指標であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―４に従い測定される。
【００５７】
金属炭酸塩としては、炭酸カルシウムを挙げることができ、金属珪酸塩としては、珪酸カルシウム、珪酸カリウムアルミニウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどが挙げられる。更に具体的には、珪酸アルミニウムとしてはクレイ、珪酸マグネシウムとしてはタルク、珪酸カリウムアルミニウムとしてはマイカなどを挙げることができる。これらは単独又は併用することができる。なかでも炭酸カルシウムは、ゴムとの相溶性が良く、強度等の機械物性に悪影響を及ぼさないことから望ましい。
【００５８】
上記無機充填剤の平均一次粒径は、０．０１〜３．００μｍのものが好ましい。３．００μｍを超えるとベルトの耐久性に悪影響があるといった不具合があり、０．０１μｍ未満のものは分散性が悪くゴム物性が不均一になる。
【００５９】
そして、それ以外に必要に応じて、短繊維、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。
【００６０】
接着層３は、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンゴム単独またはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いることが望ましい。エチレン・α−オレフィンゴムにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。勿論、上記と同様のゴム組成物を用いることも可能である。
【００６１】
尚、Ｖリブドベルトは、図１のような構成に限定されず、例えば接着層を配置しないＶリブドベルトや、背面に帆布を貼着せずゴムを露出させたＶリブドベルトなども本発明の技術範囲に属する。以下、これらの実施形態を図面をもとに説明する。
【００６２】
図２に示すＶリブドベルト２１は、背面２８が植毛層２４を設けたゴム組成物で形成された伸張層２５と、該伸張層２５の下層に接着層２２が配設され、更にその下層に圧縮層２６を配置した構成を有する。心線２３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層２５に接し、残部が接着層２２に接した状態となっている。そして前記圧縮層２６はベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ２７が設けられている。ここで、圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向している。
【００６３】
図３に示すＶリブドベルト３１は、背面３８が短繊維３４を含有するゴム組成物で形成された伸張層３５と、該伸張層３５の下層に圧縮層３６を配置した構成を有する。心線３３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層３５に接し、残部が圧縮層３６に接した状態となっている。そして、前記圧縮層３５にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ３７が設けられており、該リブ表面には植毛層３９が設けられている。ここで、伸張層２５に含有される短繊維はランダム方向に配向している。
【００６４】
ここで図３では、伸張層３５を帆布で構成せず、短繊維を含有するゴム組成物で形成した構成を示したが、この際、背面駆動時の異音を抑制すべく、背表面に凹凸パターンを設けることができる。凹凸パターンとしては、編布パターン、織布パターン、スダレ織布パターンなどを挙げることができるが、最も好ましくは織物パターンである。また短繊維としては、ポリエステル、アラミド、ナイロン、綿などを所望に応じて配合することができる。尚、伸張層、圧縮層及び接着層を構成するゴム組成物、心線などは上述と同様のものが使用できる。
【００６５】
そして図３では伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向しているが、ベルト幅方向に配向させるなど一方向に配向していてもかまわない。尚、ランダム方向に配向させた場合、多方向からの裂きや亀裂の発生を抑制できるといった特徴があるが、このとき短繊維として屈曲部を有する短繊維（例えばミルドファイバー）を選択すると、より多方向から作用する力に対して耐性ができるといった特徴がある。
【００６６】
また図３のように接着層を配置しない構成の場合、心線３３は伸張層３５と圧縮層３６の境界領域でベルト本体に埋設されることになる。この時、心線３３とベルト本体との接着性を考慮すると、伸張層３５及び圧縮層３６のどちらか一方のゴム層は、短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。
【００６７】
尚、図２では、伸張層２５を、短繊維を含有しないゴム組成物表面に植毛層２４を設けた構成としているが、短繊維を含有するゴム組成物表面に植毛層を設けた構成とすることも可能である。
【００６８】
また図２では圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているが、短繊維が幅方向に配向した構成としてもかまわない。
【００６９】
尚、Ｖリブドベルトが背面伝動を行う場合は、伸張層の表面も摩擦伝動面となりうる。よって、伸張層を本発明のゴム組成物で構成してもかまわない。
【００７０】
次に、これらＶリブドベルトの製造方法を説明する。製造方法としては限定されるものではないが例えば以下のような方法がある。
【００７１】
第１の方法としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面に伸張層を構成する部材と接着層を構成する接着ゴムシートとを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて未加硫スリーブを形成した後、加硫して加硫スリーブを得る。次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の該加硫スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨して摩擦伝動面を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００７２】
第２の方法としては、周面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮層を構成する圧縮ゴムシート、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張層を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該未加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮層にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７３】
第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７４】
第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して、リブ部を有する予備成型体を作製する。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７５】
尚、Ｖリブドベルトの圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とする場合、表層と内層の２層構成を有する圧縮ゴムシートを巻き付ける、もしくは表層用圧縮ゴムシートと内層用圧縮ゴムシートを順次巻き付けるなどにより、表層と内層の２層構成を有する圧縮層を配置した未加硫スリーブを形成する必要がある。このとき、第１の方法では研磨によりリブを形成するため、得られたＶリブドベルトのリブ山には表層が存在するがリブ側面やリブ底には内層が露出することが考えられる。そのため、表層と内層の２層からなるＶリブドベルトは、第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することが望ましい。
【００７６】
また図３のような接着層を配置しないＶリブドベルトは、上記方法において接着ゴムシートを配置せずに製造することで得ることができる。更に図２のように圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているＶリブドベルトは、例えば第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することで得られる。そして、圧縮層に含有される短繊維が幅方向に配向したＶリブドベルトは、例えば第１の方法で製造することで得られる。
【００７７】
ここで、圧縮ゴムシートを構成するゴム組成物を以下のようにして調製することができる。本発明においては、ゴムと配合剤との混練は少なくとも２段階実施することが望ましい。具体的には、バンバリーミキサー、ニーダー等の混練機を用いて、ポリオレフィン短繊維、架橋剤以外の配合剤とエチレン・α−オレフィンエラストマーをブレンドし、第１段階の混練を行う。このときの混練温度は、ポリオレフィン短繊維の融点または軟化点以上の比較的高温で実施することができる。尚、本混練を複数回に分けて実施することも可能である。
【００７８】
次いで、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点未満の温度で、前記混練物にポリオレフィン短繊維及び架橋剤を配合してブレンドし、最終段階の混練を行う。このとき、混練温度を融点又は軟化点以上に設定すると、ポリオレフィン短繊維が溶融又は軟化することにより繊維形状を保持することが困難となり、摩擦係数を低下させる効果が少なくなると共に、ゴム組成物が未加硫状態でも剛直になってしまい、混練り後の成形が困難になるという不具合が発生する。すなわち、混練温度を融点又は軟化点未満とすることで、ポリオレフィン短繊維の繊維形状を保持したままゴム組成物に含有せしめることが可能となるものである。そして、このようにして調製されたゴム組成物を圧延することにより圧縮ゴムシートを作製することができる。尚、この圧延工程において、ポリオレフィン短繊維を特定方向に配向させることができる。
【００７９】
そして前記圧縮ゴムシートを用いて形成された未加硫ベルトスリーブを、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点以上の温度で加硫を行う。これにより、保形性を有したまま溶融状態又は軟化状態に近づき、もしくは溶融又は軟化し、短繊維とエチレン・α−オレフィンエラストマーとの界面の親和性が増すことになる。
【００８０】
尚、本実施形態は、Ｖリブドベルトに本発明を適用した一例であるが、Ｖリブドベルトに限らず、他の種類の摩擦伝動ベルトにも本発明を適用することは可能である。
【実施例】
【００８１】
以下、具体的な実施例を伴って説明する。
【００８２】
＜ポリオレフィン短繊維の保形性評価＞
実施例１
バンバリーミキサーを用いて、ＥＰＤＭに、カーボンブラック、パラフィン系オイルを混合し、ゴム温度が１６５°Ｃになるまで混練を行ない、ゴムを排出して５０°Ｃ程度まで冷却した後、該混練ゴムに有機過酸化物、超高分子量ポリエチレン短繊維（平均分子量（粘度法）４００，０００、繊維長１．０ｍｍ、融点１４５°Ｃ）を混合して１２０°Ｃ以下の温度で混練を行なった。このゴム組成物をカレンダーロールにて圧延してゴムシートとし、１５０°Ｃで３０分間加硫した。得られた加硫ゴムをＳＥＭにて観察したところ、図４に示すように超高分子量ポリエチレン短繊維が繊維形状を保っていることが確認できた。（写真中央が超高分子量ポリエチレン短繊維）またその配向性も確認することができた。
【００８３】
実施例２
加硫条件を１８０°Ｃで３０分間とした以外は、前記と同様にして加硫ゴムを製造し、ＳＥＭにて観察したところ、超高分子量ポリエチレン短繊維が繊維形状を保っていることが確認できた。
【００８４】
比較例１
超高分子量ポリエチレン短繊維の混合温度を１５０°Ｃとした以外は、実施例１と同様にして加硫ゴムを製造したところ、前記混練後にゴムが剛直して加工性が著しく不良となった。また得られた加硫ゴムをＳＥＭで観察したところ、短繊維の存在を認めることができなかった。
【００８５】
＜Ｖリブドベルトの摩擦性、耐摩耗性、耐熱耐久性評価＞
実施例３〜６、比較例２〜５
表１の配合に従いゴム組成物を調製した。バンバリーミキサーを用いて、ＥＰＤＭに、有機過酸化物、ポリオレフィン短繊維以外の配合剤を混合し、ゴム温度が１６５°Ｃになるまで混練を行ない、ゴムを排出して５０°Ｃ程度まで冷却した後、該混練ゴムに有機過酸化物、超高分子量ポリエチレン短繊維（平均分子量（粘度法）４００，０００、融点１４５°Ｃ）を混合して１２０°Ｃ以下の温度で混練を行なった。得られたゴム組成物をカレンダーロールにて圧延してゴムシートとし、１６５°Ｃで３０分間加プレス加硫し、得られた加硫ゴムの硬度（ＪIＳ−Ａ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準じて測定した。
尚、比較例３はゴムに超高分子量ポリエチレン短繊維を配合せず、比較例５はゴム成分としてＥＰＤＭでなくＣＲを用いている。
【００８６】
【表１】
【００８７】
次にＶリブドベルトを作製した。Ｖリブドベルトは、ベルト本体にポリエステル繊維のロープからなる心線を埋設し、背面（伸張層）をゴム層で形成し、他方の面側に設けられた圧縮層に３個のリブ部をベルトの長手方向に配したものである。前記圧縮層、伸張層には短繊維が含有されてなり、該短繊維はベルト幅方向に配向している。
【００８８】
ここで、圧縮層及び伸張層を前記未加硫ゴムシートを用いて形成した。ベルトの製造方法としては、以下のような公知の方法を用いた。まず、フラットな円筒状の成形モールドに伸張ゴムシートを巻きつけ、心線をスピニングし、さらに、圧縮ゴムシートを巻きつけた後、該圧縮ゴムシートの上に加硫用ジャケットを挿入する。ついで、成形モールドを加硫缶内に入れて加硫した後、筒状の加硫スリーブを成形モールドから取り出す。そして、加硫スリーブの圧縮層をグラインダーにより研削して複数のリブ部を形成してから、カッターにより個々のベルトに切断して、Ｖリブドベルトを得た。研削面を確認したところ、超高分子量ポリエチレン短繊維が一部露出しているのが確認された。そして、このＶリブドベルトを用いて、摩擦性、耐摩耗性、耐熱耐久性の評価を行った。
【００８９】
耐熱耐久試験
図５に示すように、耐熱耐久試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ４０（直径６０ｍｍ）、アイドラープーリ４１（直径５０ｍｍ）、従動プーリ４２（直径５０ｍｍ）、テンションプーリ４３（直径５０ｍｍ）及びアイドラープーリ４４（直径５０ｍｍ）とを順に配置して構成したものである。そして、試験機の各プーリ４０〜４４にＶリブドベルト１を掛架し、Ｖリブドベルト１のアイドラープーリ４１，４４への巻き付け角度を９０°にして、雰囲気温度１３０°Ｃ、駆動プーリの回転数３３００ｒｐｍ、ベルト張力８００Ｎ／リブの試験条件で、駆動プーリ４０に荷重を付与してＶリブドベルト１を走行させ、５００時間を打ち切りとし、心線に達する亀裂が６個発生するまでの時間を調べた。尚、試験は４００時間を打切りとした。
【００９０】
摩耗試験
摩耗試験では、各Ｖリブドベルトを室温下で駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）従動プーリ（直径１２０ｍｍ）これにアイドラープーリ（直径４５ｍｍ）に設置し、従動プーリに負荷１２馬力、アイドラープーリの取付け荷重８.３ｋｇｆ、回転数８００で４８時間走行させた後、ベルト磨耗率を測定した。磨耗率は、走行試験前後のベルト重量を測定し、ベルト重量減量（走行前ベルト重量−走行後ベルト重量）を走行前ベルト重量で除したものを、摩耗率として算出した。
【００９１】
摩擦試験
摩擦試験は、Ｖリブドベルトを、案内ローラにＶリブドベルトの巻き付きけ角度が９０°となるように掛け、Ｖリブドベルトの片一端を固定し、他方一端に２．０ｋｇｆのウェイトを垂下させ、案内ローラを４３ｒｐｍで回転させたときの、ロードセルの値を検出することによって張り側の張力Ｔ１と緩み側の張力Ｔ２を検出し、張力比（Ｔ１／Ｔ２）から、摩擦係数μ＝（１／２π）ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）を求めた。尚、摩擦試験は、耐熱耐久試験前のベルト（オリジナル）と耐熱耐久試験後のベルト（劣化後）について実施した。
これらの結果を表２に記す。
【００９２】
【表２】
【００９３】
結果、実施例は長期に渡り低摩擦係数を維持することが可能であり、耐摩耗性にも優れるとともに、耐久性が高いＶリブドベルトであることが判る。しかし、超高分子量ポリエチレン短繊維を少量しか配合していない比較例２及び超高分子量ポリエチレン短繊維をまったく含有しない比較例３では、耐熱耐久試験前後の摩擦係数に極端に差があった。また比較例３は走行初期も摩擦係数が高く、また耐磨耗性にも乏しいことが知見された。超高分子量ポリエチレン短繊維を過剰に配合した比較例４並びに繊維長が長い超高分子量ポリエチレン短繊維を配合した比較例５では、耐熱耐久性が極端に低く、打切り時間まで走行させることができなかった。また耐磨耗性も実施例と比べると不十分であった。そして、ゴム成分にＣＲを用いた比較例６では、耐熱耐久性、耐摩耗性が極端に乏しく、実使用上不可能なレベルであった。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明にかかる伝動ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】本発明に係る摩擦伝動ベルトである別のＶリブドベルトの断面図である。
【図３】本発明に係る摩擦伝動ベルトである更に別のＶリブドベルトの断面図である。
【図４】本発明に係る加硫ゴム組成物のＳＥＭ像である。
【図５】実施例における耐熱耐久試験のレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着層
４ 圧縮層
５ 伸張層
６ リブ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は動力伝動に用いられる摩擦伝動ベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦伝動ベルトに要求される特性として、動力を伝達することに加え、使用中に異音が発生しないこと、並びに耐久性、特に耐摩耗性に優れることが挙げられる。これらの特性を満たすため、摩擦伝動部をポリアミド、メタ系アラミドまたはパラ系アラミドなどの短繊維を配合したゴム組成物で構成し、それらで摩擦伝動面を覆うことで耐発音性、耐摩耗性及び耐粘着摩耗性の向上を図ることが一般的になされている。
【０００３】
ところが、近年の自動車用エンジンでは、コンパクト化、燃費向上及び排出ガス低減を行うため希薄燃焼となっており、このためにエンジンの回転変動、振動が従来エンジンと比べ大きくなっている。また補機用ベルトのサーペンタイン化によって小プーリ化、屈曲角の小さなエンジンレイアウトになっており、摩擦伝動ベルトへの負荷が一層大きくなってミスアライメントやスティックスリップによる異音発生の問題が顕在化している。
【０００４】
このような問題に対し、前述の方法において、該短繊維の配合量を増加することによって対処しようとすると、物性低下や加工性に問題が発生し、配合量に限界があるとともにベルト走行によって表面に突出した有機短繊維の脱落、摩滅などにより、摩擦係数の低減効果が低下するという問題があった。
【０００５】
一方で、ベルト本体の少なくともプーリ接触部分を、エチレン・α−オレフィンエラストマーに粉状乃至粒状のポリオレフィン樹脂を含有させたゴム組成物で形成した摩擦伝動ベルトが提案されている。（例えば特許文献１参照）前記の構成によれば、ベルト本体の少なくともプーリ接触部分を構成するゴム組成物のゴム成分がエチレン・α−オレフィンエラストマーであって、それ自体の摩擦係数が低いことに加え、それに粉状乃至粒状のポリオレフィン樹脂が分散しており、ベルト表面に露出したポリオレフィン樹脂により摩擦係数の低減が図られるので、低発音性及び耐摩耗性が優れることとなる。また、エチレン・α−オレフィンエラストマーはポリオレフィン樹脂への親和性が高いことからポリオレフィン樹脂の良好な分散状態が得られる。
【特許文献１】特開２００４−３２４７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の方法では、粉状乃至粒状のポリオレフィン樹脂は潤滑剤として作用するものであり、補強性については期待できなかった。また、ベルトの初期走行段階でのスリップ音を軽減することは可能であるが、長時間走行した後のベルトでは、ポリオレフィン樹脂が表面から脱落しやすくなるため、ベルト表面の摩擦係数を軽減する効果を長期間にわたって維持することはできなかった。またベルトの製造において、ポリオレフィン樹脂をエチレン・α−オレフィンエラストマーに混合する条件によっては、ベルト物性が急激に低下するなどの問題があった。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、長期間に渡って摩擦係数を低く維持することが可能であって、スティックスリップやミスアライメントによる発音を軽減し、かつ耐久性、耐磨耗性に優れた摩擦伝動ベルト、並びに摩擦伝動ベルトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願請求項１記載の発明は、摩擦伝動面が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルトである。
【０００９】
本願請求項２記載の発明は、請求項１記載の摩擦伝動ベルトであって、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部が露出していることを特徴とする。
【００１０】
本願請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルトであって、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることを特徴とする。
【００１１】
本願請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることを特徴とする。
【００１２】
本願請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトであって、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであることを特徴とする。
【００１３】
本願請求項６記載の発明は、摩擦伝動面を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部配合し、融点又は軟化点未満で混練したゴム組成物を融点又は軟化点以上で加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法である。
【００１４】
本願請求項７記載の発明は、請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、ゴムの混練は少なくとも２段階実施されてなり、最終段階の混練にて前記混練を行うことを特徴とする。
【００１５】
本願請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部を露出させてなることを特徴とする。
【００１６】
本願請求項９記載の発明は、請求項７〜９のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることを特徴とする。
【００１７】
本願請求項１０記載の発明は、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることを特徴とする。
【００１８】
本願請求項１１記載の発明は、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法であって、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本願請求項１記載の発明は、摩擦伝動面をエチレン・α−オレフィンエラストマーに繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を特定量含有するゴム組成物で構成することで、耐久性、耐摩耗性が良好で、かつ耐発音性に優れると共に、長期間に渡り摩擦係数を低減させることが可能な摩擦伝動ベルトを提供する。
【００２０】
本願請求項２記載の発明は、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部が露出していることで、走行初期から摩擦係数を低減せしめることができ、ひいては耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性が向上する。
【００２１】
本願請求項３記載の発明は、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることで、ゴム組成物中でポリオレフィン短繊維が明確な繊維形状を保つことができ、またエラストマーとの接着性も良好で、更に耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性に優れる。
【００２２】
本願請求項４記載の発明は、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることで、更に摩擦係数低減効果が高まる。
【００２３】
本願請求項５記載の発明は、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を低減し、リブのクラックを抑制し、ベルトが長寿命化することができる。
【００２４】
本願請求項６記載の発明は、摩擦伝動面を、エチレン・α−オレフィンエラストマーと繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を特定量配合し、融点若しくは軟化点未満で混練したゴム組成物を融点又は軟化点以上で加硫成形することにより形成することで、摩擦伝動面をエチレン・α−オレフィンエラストマーに繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を特定量含有するゴム組成物で構成することができる。すなわちポリオレフィン短繊維が繊維形状を保持したままベルト成形体において存在することが可能となり、また該短繊維とエチレン・α−オレフィンエラストマーとの接着性が良好であって、耐久性、耐摩耗性並びに耐発音性に優れると共に、長期間に渡り摩擦係数を低減させることが可能な摩擦伝動ベルトを提供することができる。
【００２５】
本願請求項７記載の発明は、ゴムの混練は少なくとも２段階実施されてなり、最終段階の混練において前記混練を行うことで、ベルト成形体においてポリオレフィン短繊維が繊維形状を保持可能であり、そして最終段階の混練前に高温での混練を設けることが可能であることから、ゴムと他配合剤との混練を良好に行うことができるといった利点がある。
【００２６】
本願請求項８記載の発明は、摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部を露出させることで、走行初期から摩擦係数を低減せしめることができ、ひいては耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性が向上する。
【００２７】
本願請求項９記載の発明は、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃであることで、比較的高温の混練においてもゴム組成物中でポリオレフィン短繊維が明確な繊維形状を保つことができ、更に耐久性、耐摩耗性、並びに耐発音性に優れる。
【００２８】
本願請求項１０記載の発明は、ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維であることで、更に摩擦係数低減効果が高まる。
【００２９】
本願請求項１１記載の発明は、摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトであり、スティックスリップやミスアライメントによる発音を低減し、リブのクラックを抑制し、ベルトが長寿命化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態について説明する。本実施形態は、摩擦伝動ベルトとして、ベルトの長手方向に延びる複数のリブ部を有するＶリブドベルトに本発明を適用したものである。
【００３１】
図１に示すようにＶリブドベルト１は、心線２をベルト長手方向に沿って埋設した接着層３と、この接着層３の一方の面に設けられた圧縮層４と、接着層３の他方の面を被覆するカバー帆布からなる伸張層５とを有する。そして圧縮層４には、ベルト長手方向に延びる断面略三角形状の複数のリブ部６が設けられている。ここで摩擦伝動面は圧縮層６の表層をいう。
【００３２】
本発明で使用する心線２は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）繊維、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ポリアミド繊維、ガラス繊維、またはアラミド繊維などから構成される撚糸コードが使用できる。
【００３３】
前記心線は接着処理を施されることが望ましく、例えば（１）未処理コードをエポキシ化合物やイソシアネート化合物から選ばれた処理液を入れたタンクに含浸してプレディップした後、（２）１６０〜２００°Ｃに温度設定した乾燥炉に３０〜６００秒間通して乾燥し、（３）続いてＲＦＬ液からなる接着液を入れたタンクに浸漬し、（４）２１０〜２６０°Ｃに温度設定した延伸熱固定処理器に３０〜６００秒間通し−１〜３％延伸して延伸処理コードとする、ことができる。
【００３４】
この前処理液で使用するイソシアネート化合物としては、例えば４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレン２，４−ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ポリアリールポリイソシアネート（例えば商品名としてＰＡＰＩがある）等がある。このイソシアネート化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３５】
また、上記イソシアネート化合物にフェノール類、第３級アルコール類、第２級アルコール類等のブロック化剤を反応させてポリイソシアネートのイソシアネート基をブロック化したブロック化ポリイソシアネートも使用可能である。
【００３６】
エポキシ化合物としては、例えばエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールや、ポリエチレングリコール等のポリアルキレングリコールとエピクロルヒドリンのようなハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物や、レゾルシン、ビス（４−ヒドロキシフェニル）ジメチルメタン、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂、レゾルシン・ホルムアルデヒド樹脂等の多価フェノール類やハロゲン含有エポキシ化合物との反応生成物などである。上記エポキシ化合物はトルエン、メチルエチルケトン等の有機溶剤に混合して使用される。
【００３７】
ＲＦＬ処理液はレゾルシンとホルムアルデヒドの初期縮合物をゴムラテックスと混合したものであり、この場合レゾルシンとホルムアルデヒドのモル比は１：２〜２：１にすることが接着力を高める上で好適である。モル比が１／２未満では、レゾルシン−ホルムアルデヒド樹脂の三次元化反応が進み過ぎてゲル化し、一方２／１を超えると、逆にレゾルシンとホルムアルデヒドの反応があまり進まないため、接着力が低下する。
【００３８】
ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン・ビニルピリジン三元共重合体、水素化ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなどがあげられる。
【００３９】
また、レゾルシン・ホルムアルデヒドの初期縮合物と上記ゴムラテックスの固形分質量比は１：２〜１：８が好ましく、この範囲を維持すれば接着力を高める上で好適である。上記の比が１／２未満の場合には、レゾルシン−ホルムアルデヒドの樹脂分が多くなり、ＲＦＬ皮膜が固くなり動的な接着が悪くなり、他方１／８を超えると、レゾルシン・ホルムアルデヒドの樹脂分が少なくなるため、ＲＦＬ皮膜が柔らかくなり、接着力が低下する。
【００４０】
更に、上記ＲＦＬ液には加硫促進剤や加硫剤を添加してもよく、添加する加硫促進剤は、含硫黄加硫促進剤であり、具体的には２−メルカプトベンゾチアゾール（Ｍ）やその塩類（例えば、亜鉛塩、ナトリウム塩、シクロヘキシルアミン塩等）ジベンゾチアジルジスルフィド（ＤＭ）等のチアゾール類、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド（ＣＺ）等のスルフェンアミド類、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＳ）、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＴ）、ジペンタメチレンチウラムテトラスルフィド（ＴＲＡ）等のチウラム類、ジ−ｎ−ブチルジチオカルバミン酸ナトリウム（ＴＰ）、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＰＺ）ジエチルジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＥＺ）等のジチオカルバミン酸塩類等がある。
【００４１】
また、加硫剤としては、硫黄、金属酸化物（酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化鉛）、有機過酸化物等があり、上記加硫促進剤と併用する。
【００４２】
伸張層５を構成する帆布は、織物、編物、不織布などから選択される繊維基材である。構成する繊維素材としては、公知公用のものが使用できるが、例えば綿、麻等の天然繊維や、金属繊維、ガラス繊維等の無機繊維、そしてポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリフロルエチレン、ポリアクリル、ポリビニルアルコール、全芳香族ポリエステル、アラミド等の有機繊維が挙げられる。織物の場合は、これらの糸を平織、綾織、朱子織等することにより製織される。
【００４３】
上記帆布は、公知技術に従ってＲＦＬ液に浸漬することが好ましい。またＲＦＬ液に浸漬後、未加硫ゴムを帆布に擦り込むフリクションを行ったり、ゴムを溶剤に溶かしたソーキング液に浸漬処理することができる。尚、ＲＦＬ液には適宜カーボンブラック液を混合して処理反を黒染めしたり、公知の界面活性剤を０．１〜５．０質量％加えてもよい。
【００４４】
ここで圧縮層４は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成される。
【００４５】
エチレン・α−オレフィンエラストマーとしては、エチレンとα−オレフィン（プロピレン、ブテン、ヘキセン、あるいはオクテン）の共重合体、あるいは、エチレンと上記α−オレフィンと非共役ジエンの共重合体などであり、具体的にはＥＰＭやＥＰＤＭなどのゴムをいう。上記ジエン成分としては、エチリデンノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１，４−ヘキサジエン、シクロオクタジエン、メチレンノルボルネンなどの炭素原子数５〜１５の非共役ジエンが挙げられる。
【００４６】
本発明で用いるポリオレフィン短繊維は、繊維長が０．２〜８．０ｍｍ、更に好ましくは０．５〜６．５ｍｍのものである。繊維長が０．２ｍｍ未満であれば、短繊維がゴム表面から脱落し易く、長期にわたり摩擦係数低減効果を持続させることが困難であり、また補強性に劣るという不具合がある。加えて、圧延等において配向が出難いため、配向性を必要とする場合に不適であるという問題がある。一方、８．０ｍｍを超えると、ゴム組成物におけるオレフィン短繊維の分散が悪くなり、耐摩耗性、耐久性などが低下する。ポリオレフィンは、エチレン・α−オレフィンエラストマーと相溶性が良いためゴム組成物中で分散しやすく、ひいては物性低下を抑制して長期間安定した低摩擦係数を実現する。
【００４７】
ここで、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点は、１００〜２５０°Ｃであることが望ましい。１００°Ｃ未満であると、混練などの工程において溶融又は軟化してしまい、ゴム組成物において繊維形状を保持することが困難であり、良好な耐摩耗性、耐久性を確保することが難しい。一方、２５０°Ｃを超えるポリオレフィン短繊維は非常に高価であるため、配合コストが高くなる。
【００４８】
ポリオレフィンとして具体的には、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられるが、なかでも摩擦係数低減効果が高い超高分子量ポリエチレンを選択することが望ましい。超高分子量ポリエチレンは、平均分子量が粘度法で１００万ｇ／ｍｏｌ以上、光散乱法で３００万ｇ／ｍｏｌ以上のものを総称するが、本発明で用いられるものとしてはその中でも粘度法による平均分子量が３００万〜８００万ｇ／ｍｏｌのものが好ましい。また超高分子量ポリエチレンの融点又は軟化点は、１００〜１５０°Ｃのものが好ましく用いられる。
【００４９】
ポリオレフィン短繊維は、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、５〜５０重量部含有させる。５重量部未満では、摩擦係数低減効果を長期にわたり持続させることが困難であり、他方、５０重量部を超えると、耐久性が低下するといった不具合がある。
【００５０】
また前記ゴム組成物には、上記ポリオレフィン短繊維以外の短繊維を含有させることが望ましい。例えば、ポリアミド、ポリエステル、綿、アラミド、ＰＢＯなどからなる短繊維を混入して、圧縮層４の耐側圧性を向上させるとともに、プーリと接する面になる圧縮層４の表面に該短繊維を突出させ、圧縮部の摩擦係数を低下させて、ベルト走行時の騒音を軽減させることができる。なかでも、アラミド短繊維とポリアミド短繊維の少なくとも一方を含めた場合には、低摩擦係数を長期に維持する効果が得られる。アラミド繊維は分子構造中に芳香環をもつ、例えば商品名コーネックス、ノーメックス、ケブラー、テクノーラ、トワロン等が例示できる。
【００５１】
前記短繊維は、繊維長さは１〜２０ｍｍで、その添加量はゴム１００重量部に対して５〜５０重量部であることが望ましい。尚、短繊維の添加量が１重量部未満の場合には、圧縮層４のゴムが粘着しやすくなって摩耗する欠点があり、また一方４０重量部を越えると、短繊維がゴム中に均一に分散し難い。前記短繊維は圧縮層４のゴムとの接着を向上させるためにも、該短繊維をエポキシ化合物やイソシアネート化合物などを含有する処理液によって接着処理されることが好ましい。
【００５２】
また当該ゴム組成物には架橋剤として有機過酸化物が配合することができる。有機過酸化物としては、例えばジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキシン−３、２，５−ジメチル−２，５−（ベンゾイルパーオキシ）ヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−モノ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン等を挙げることができる。この有機過酸化物は、単独もしくは混合物として、ポリマー成分１００重量部に対して０．５〜８重量部の範囲で好ましく使用される。
【００５３】
また前記ゴム組成物は、ポリマー成分１００重量部に対して、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類を好ましくは０．５〜１３重量部配合することができる。Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミド及び／又はキノンジオキシム類は共架橋剤として作用し、０．５重量部未満では添加による効果が顕著でなく、１３重量部を超えると引裂き力並びに接着力が急激に低下する。このとき、共架橋剤としてＮ，Ｎ’−ｍ−フェニレンジマレイミドを選択した場合、架橋密度が高くなり、耐摩耗性が高く、また注水時と乾燥時の伝達性能の差が少ないといった特徴がある。またキノンジオキシム類を選択した場合は、繊維基材との接着性に優れるといった特徴がある。
【００５４】
キノンジオキシム類としては、ｐ−ベンゾキノンジオキシム、ｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシム、テトラクロロベンゾキノンポリ（Ｐ−ジニトロベンゾキノン）等が挙げられる。接着性や架橋密度を考慮すると、ｐ−ベンゾキノンジオキシムやｐ，ｐ’−ジベンゾキノンジオキシムなどのベンゾキノンジオキシム類が好ましい。
【００５５】
また前記ゴム組成物には、カーボンブラック、金属炭酸塩、金属珪酸塩などの無機充填剤を配合することができる。補強性を考慮すると、少なくともカーボンブラックが含有されることが望ましい。
【００５６】
カーボンブラックは限定されるものではないが、窒素吸着比表面積２０〜１５０ｃｍ２／ｇ，ＤＢＰ吸油量が５０〜１６０ｃｍ３／１００ｇの特性を有するものを使用することが好ましい。ここで、窒素吸着比表面積（Ｎ２ＳＡ）は、カーボンブラックの比表面積であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―２に従い測定される。またＤＢＰ吸油量（ジブチルフタレート吸油量）は、ストラクチャーの指標であって、ＪＩＳ Ｋ ６２１７―４に従い測定される。
【００５７】
金属炭酸塩としては、炭酸カルシウムを挙げることができ、金属珪酸塩としては、珪酸カルシウム、珪酸カリウムアルミニウム、珪酸アルミニウム、珪酸マグネシウムなどが挙げられる。更に具体的には、珪酸アルミニウムとしてはクレイ、珪酸マグネシウムとしてはタルク、珪酸カリウムアルミニウムとしてはマイカなどを挙げることができる。これらは単独又は併用することができる。なかでも炭酸カルシウムは、ゴムとの相溶性が良く、強度等の機械物性に悪影響を及ぼさないことから望ましい。
【００５８】
上記無機充填剤の平均一次粒径は、０．０１〜３．００μｍのものが好ましい。３．００μｍを超えるとベルトの耐久性に悪影響があるといった不具合があり、０．０１μｍ未満のものは分散性が悪くゴム物性が不均一になる。
【００５９】
そして、それ以外に必要に応じて、短繊維、老化防止剤、可塑剤、軟化剤、安定剤、加工助剤、着色剤のような通常のゴム配合物に使用されるものが使用される。
【００６０】
接着層３は、ゴム成分としてエチレン・α−オレフィンゴム単独またはその他の種類ゴムからなる相手ゴムを混ぜ合わせたブレンドゴムを用いることが望ましい。エチレン・α−オレフィンゴムにブレンドする相手ゴムとしては、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、天然ゴム（ＮＲ）の少なくとも一種のゴムを挙げることができる。勿論、上記と同様のゴム組成物を用いることも可能である。
【００６１】
尚、Ｖリブドベルトは、図１のような構成に限定されず、例えば接着層を配置しないＶリブドベルトや、背面に帆布を貼着せずゴムを露出させたＶリブドベルトなども本発明の技術範囲に属する。以下、これらの実施形態を図面をもとに説明する。
【００６２】
図２に示すＶリブドベルト２１は、背面２８が植毛層２４を設けたゴム組成物で形成された伸張層２５と、該伸張層２５の下層に接着層２２が配設され、更にその下層に圧縮層２６を配置した構成を有する。心線２３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層２５に接し、残部が接着層２２に接した状態となっている。そして前記圧縮層２６はベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ２７が設けられている。ここで、圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈し、表面近傍の短繊維はリブ形状に沿って配向している。
【００６３】
図３に示すＶリブドベルト３１は、背面３８が短繊維３４を含有するゴム組成物で形成された伸張層３５と、該伸張層３５の下層に圧縮層３６を配置した構成を有する。心線３３は、ベルト長手方向に沿って本体内に埋設されてなり、その一部が伸張層３５に接し、残部が圧縮層３６に接した状態となっている。そして、前記圧縮層３５にはベルト長手方向に伸びる断面略三角形の複数のリブ３７が設けられており、該リブ表面には植毛層３９が設けられている。ここで、伸張層２５に含有される短繊維はランダム方向に配向している。
【００６４】
ここで図３では、伸張層３５を帆布で構成せず、短繊維を含有するゴム組成物で形成した構成を示したが、この際、背面駆動時の異音を抑制すべく、背表面に凹凸パターンを設けることができる。凹凸パターンとしては、編布パターン、織布パターン、スダレ織布パターンなどを挙げることができるが、最も好ましくは織物パターンである。また短繊維としては、ポリエステル、アラミド、ナイロン、綿などを所望に応じて配合することができる。尚、伸張層、圧縮層及び接着層を構成するゴム組成物、心線などは上述と同様のものが使用できる。
【００６５】
そして図３では伸張層３５に含有される短繊維はランダム方向に配向しているが、ベルト幅方向に配向させるなど一方向に配向していてもかまわない。尚、ランダム方向に配向させた場合、多方向からの裂きや亀裂の発生を抑制できるといった特徴があるが、このとき短繊維として屈曲部を有する短繊維（例えばミルドファイバー）を選択すると、より多方向から作用する力に対して耐性ができるといった特徴がある。
【００６６】
また図３のように接着層を配置しない構成の場合、心線３３は伸張層３５と圧縮層３６の境界領域でベルト本体に埋設されることになる。この時、心線３３とベルト本体との接着性を考慮すると、伸張層３５及び圧縮層３６のどちらか一方のゴム層は、短繊維を含有しないゴム組成物で構成することが望ましい。
【００６７】
尚、図２では、伸張層２５を、短繊維を含有しないゴム組成物表面に植毛層２４を設けた構成としているが、短繊維を含有するゴム組成物表面に植毛層を設けた構成とすることも可能である。
【００６８】
また図２では圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているが、短繊維が幅方向に配向した構成としてもかまわない。
【００６９】
尚、Ｖリブドベルトが背面伝動を行う場合は、伸張層の表面も摩擦伝動面となりうる。よって、伸張層を本発明のゴム組成物で構成してもかまわない。
【００７０】
次に、これらＶリブドベルトの製造方法を説明する。製造方法としては限定されるものではないが例えば以下のような方法がある。
【００７１】
第１の方法としては、まず、円筒状の成形ドラムの周面に伸張層を構成する部材と接着層を構成する接着ゴムシートとを巻き付けた後、この上にコードからなる心線を螺旋状にスピニングし、更に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次巻き付けて未加硫スリーブを形成した後、加硫して加硫スリーブを得る。次に、加硫スリーブを駆動ロールと従動ロールに掛架され所定の張力下で走行させ、更に回転させた研削ホイールを走行中の該加硫スリーブに当接するように移動してスリーブの圧縮層表面に３〜１００個の複数の溝状部を一度に研磨して摩擦伝動面を形成する。このようにして得られたスリーブを駆動ロールと従動ロールから取り外し、該スリーブを他の駆動ロールと従動ロールに掛架して走行させ、カッターによって所定に幅に切断して個々のＶリブドベルトに仕上げる。
【００７２】
第２の方法としては、周面にリブ刻印を設けた円筒状の成形ドラムに、圧縮層を構成する圧縮ゴムシート、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き付けた後、心線をスピニングし、伸張層を構成する部材を巻き付けて未加硫スリーブを配置する。その後、該未加硫スリーブを成形ドラムに押圧しながら加硫することで、圧縮層にリブを型付けする。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７３】
第３の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを巻き、その上に心線をスピニングした後、さらに圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを順次無端状に捲き付けて未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して加硫成形する。得られた加硫スリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７４】
第４の方法としては、円筒状の成形ドラムに装着された可撓性ジャケットの上に圧縮層を構成する圧縮ゴムシートを配置した第１未加硫スリーブを形成した後、可撓性ジャケットを膨張させて、該第１未加硫スリーブをリブ部に対応した刻印を有する外型に押圧して、リブ部を有する予備成型体を作製する。そして、前記予備成型体を密着させた外型から、内型を離間させ、次いで、内型に伸張層を構成する部材、接着層を構成する接着ゴムシートを配置し、心線をスピニングして第２未加硫スリーブを形成する。そして、可撓性ジャケットを膨張させて、前記予備成型体を密着させた外型に、該第２未加硫スリーブを内周側から押圧して予備成型体と一体的に加硫する。得られた加硫ベルトスリーブにはリブが形成されてなるが、必要に応じてリブ表面を研磨し、所定幅に切断して個々のＶリブドベルトとする。
【００７５】
尚、Ｖリブドベルトの圧縮層を表層と内層の２層からなる構成とする場合、表層と内層の２層構成を有する圧縮ゴムシートを巻き付ける、もしくは表層用圧縮ゴムシートと内層用圧縮ゴムシートを順次巻き付けるなどにより、表層と内層の２層構成を有する圧縮層を配置した未加硫スリーブを形成する必要がある。このとき、第１の方法では研磨によりリブを形成するため、得られたＶリブドベルトのリブ山には表層が存在するがリブ側面やリブ底には内層が露出することが考えられる。そのため、表層と内層の２層からなるＶリブドベルトは、第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することが望ましい。
【００７６】
また図３のような接着層を配置しないＶリブドベルトは、上記方法において接着ゴムシートを配置せずに製造することで得ることができる。更に図２のように圧縮層２６に含有される短繊維はリブ形状に沿った流動状態を呈しているＶリブドベルトは、例えば第２の方法、第３の方法、もしくは第４の方法で製造することで得られる。そして、圧縮層に含有される短繊維が幅方向に配向したＶリブドベルトは、例えば第１の方法で製造することで得られる。
【００７７】
ここで、圧縮ゴムシートを構成するゴム組成物を以下のようにして調製することができる。本発明においては、ゴムと配合剤との混練は少なくとも２段階実施することが望ましい。具体的には、バンバリーミキサー、ニーダー等の混練機を用いて、ポリオレフィン短繊維、架橋剤以外の配合剤とエチレン・α−オレフィンエラストマーをブレンドし、第１段階の混練を行う。このときの混練温度は、ポリオレフィン短繊維の融点または軟化点以上の比較的高温で実施することができる。尚、本混練を複数回に分けて実施することも可能である。
【００７８】
次いで、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点未満の温度で、前記混練物にポリオレフィン短繊維及び架橋剤を配合してブレンドし、最終段階の混練を行う。このとき、混練温度を融点又は軟化点以上に設定すると、ポリオレフィン短繊維が溶融又は軟化することにより繊維形状を保持することが困難となり、摩擦係数を低下させる効果が少なくなると共に、ゴム組成物が未加硫状態でも剛直になってしまい、混練り後の成形が困難になるという不具合が発生する。すなわち、混練温度を融点又は軟化点未満とすることで、ポリオレフィン短繊維の繊維形状を保持したままゴム組成物に含有せしめることが可能となるものである。そして、このようにして調製されたゴム組成物を圧延することにより圧縮ゴムシートを作製することができる。尚、この圧延工程において、ポリオレフィン短繊維を特定方向に配向させることができる。
【００７９】
そして前記圧縮ゴムシートを用いて形成された未加硫ベルトスリーブを、ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点以上の温度で加硫を行う。これにより、保形性を有したまま溶融状態又は軟化状態に近づき、もしくは溶融又は軟化し、短繊維とエチレン・α−オレフィンエラストマーとの界面の親和性が増すことになる。
【００８０】
尚、本実施形態は、Ｖリブドベルトに本発明を適用した一例であるが、Ｖリブドベルトに限らず、他の種類の摩擦伝動ベルトにも本発明を適用することは可能である。
【実施例】
【００８１】
以下、具体的な実施例を伴って説明する。
【００８２】
＜ポリオレフィン短繊維の保形性評価＞
実施例１
バンバリーミキサーを用いて、ＥＰＤＭに、カーボンブラック、パラフィン系オイルを混合し、ゴム温度が１６５°Ｃになるまで混練を行ない、ゴムを排出して５０°Ｃ程度まで冷却した後、該混練ゴムに有機過酸化物、超高分子量ポリエチレン短繊維（平均分子量（粘度法）４００，０００、繊維長１．０ｍｍ、融点１４５°Ｃ）を混合して１２０°Ｃ以下の温度で混練を行なった。このゴム組成物をカレンダーロールにて圧延してゴムシートとし、１５０°Ｃで３０分間加硫した。得られた加硫ゴムをＳＥＭにて観察したところ、図４に示すように超高分子量ポリエチレン短繊維が繊維形状を保っていることが確認できた。（写真中央が超高分子量ポリエチレン短繊維）またその配向性も確認することができた。
【００８３】
実施例２
加硫条件を１８０°Ｃで３０分間とした以外は、前記と同様にして加硫ゴムを製造し、ＳＥＭにて観察したところ、超高分子量ポリエチレン短繊維が繊維形状を保っていることが確認できた。
【００８４】
比較例１
超高分子量ポリエチレン短繊維の混合温度を１５０°Ｃとした以外は、実施例１と同様にして加硫ゴムを製造したところ、前記混練後にゴムが剛直して加工性が著しく不良となった。また得られた加硫ゴムをＳＥＭで観察したところ、短繊維の存在を認めることができなかった。
【００８５】
＜Ｖリブドベルトの摩擦性、耐摩耗性、耐熱耐久性評価＞
実施例３〜６、比較例２〜５
表１の配合に従いゴム組成物を調製した。バンバリーミキサーを用いて、ＥＰＤＭに、有機過酸化物、ポリオレフィン短繊維以外の配合剤を混合し、ゴム温度が１６５°Ｃになるまで混練を行ない、ゴムを排出して５０°Ｃ程度まで冷却した後、該混練ゴムに有機過酸化物、超高分子量ポリエチレン短繊維（平均分子量（粘度法）４００，０００、融点１４５°Ｃ）を混合して１２０°Ｃ以下の温度で混練を行なった。得られたゴム組成物をカレンダーロールにて圧延してゴムシートとし、１６５°Ｃで３０分間加プレス加硫し、得られた加硫ゴムの硬度（ＪIＳ−Ａ）をＪＩＳ Ｋ６２５３に準じて測定した。
尚、比較例３はゴムに超高分子量ポリエチレン短繊維を配合せず、比較例５はゴム成分としてＥＰＤＭでなくＣＲを用いている。
【００８６】
【表１】
【００８７】
次にＶリブドベルトを作製した。Ｖリブドベルトは、ベルト本体にポリエステル繊維のロープからなる心線を埋設し、背面（伸張層）をゴム層で形成し、他方の面側に設けられた圧縮層に３個のリブ部をベルトの長手方向に配したものである。前記圧縮層、伸張層には短繊維が含有されてなり、該短繊維はベルト幅方向に配向している。
【００８８】
ここで、圧縮層及び伸張層を前記未加硫ゴムシートを用いて形成した。ベルトの製造方法としては、以下のような公知の方法を用いた。まず、フラットな円筒状の成形モールドに伸張ゴムシートを巻きつけ、心線をスピニングし、さらに、圧縮ゴムシートを巻きつけた後、該圧縮ゴムシートの上に加硫用ジャケットを挿入する。ついで、成形モールドを加硫缶内に入れて加硫した後、筒状の加硫スリーブを成形モールドから取り出す。そして、加硫スリーブの圧縮層をグラインダーにより研削して複数のリブ部を形成してから、カッターにより個々のベルトに切断して、Ｖリブドベルトを得た。研削面を確認したところ、超高分子量ポリエチレン短繊維が一部露出しているのが確認された。そして、このＶリブドベルトを用いて、摩擦性、耐摩耗性、耐熱耐久性の評価を行った。
【００８９】
耐熱耐久試験
図５に示すように、耐熱耐久試験の評価に用いた走行試験機は、駆動プーリ４０（直径６０ｍｍ）、アイドラープーリ４１（直径５０ｍｍ）、従動プーリ４２（直径５０ｍｍ）、テンションプーリ４３（直径５０ｍｍ）及びアイドラープーリ４４（直径５０ｍｍ）とを順に配置して構成したものである。そして、試験機の各プーリ４０〜４４にＶリブドベルト１を掛架し、Ｖリブドベルト１のアイドラープーリ４１，４４への巻き付け角度を９０°にして、雰囲気温度１３０°Ｃ、駆動プーリの回転数３３００ｒｐｍ、ベルト張力８００Ｎ／リブの試験条件で、駆動プーリ４０に荷重を付与してＶリブドベルト１を走行させ、５００時間を打ち切りとし、心線に達する亀裂が６個発生するまでの時間を調べた。尚、試験は４００時間を打切りとした。
【００９０】
摩耗試験
摩耗試験では、各Ｖリブドベルトを室温下で駆動プーリ（直径１２０ｍｍ）従動プーリ（直径１２０ｍｍ）これにアイドラープーリ（直径４５ｍｍ）に設置し、従動プーリに負荷１２馬力、アイドラープーリの取付け荷重８.３ｋｇｆ、回転数８００で４８時間走行させた後、ベルト磨耗率を測定した。磨耗率は、走行試験前後のベルト重量を測定し、ベルト重量減量（走行前ベルト重量−走行後ベルト重量）を走行前ベルト重量で除したものを、摩耗率として算出した。
【００９１】
摩擦試験
摩擦試験は、Ｖリブドベルトを、案内ローラにＶリブドベルトの巻き付きけ角度が９０°となるように掛け、Ｖリブドベルトの片一端を固定し、他方一端に２．０ｋｇｆのウェイトを垂下させ、案内ローラを４３ｒｐｍで回転させたときの、ロードセルの値を検出することによって張り側の張力Ｔ１と緩み側の張力Ｔ２を検出し、張力比（Ｔ１／Ｔ２）から、摩擦係数μ＝（１／２π）ｌｎ（Ｔ１／Ｔ２）を求めた。尚、摩擦試験は、耐熱耐久試験前のベルト（オリジナル）と耐熱耐久試験後のベルト（劣化後）について実施した。
これらの結果を表２に記す。
【００９２】
【表２】
【００９３】
結果、実施例は長期に渡り低摩擦係数を維持することが可能であり、耐摩耗性にも優れるとともに、耐久性が高いＶリブドベルトであることが判る。しかし、超高分子量ポリエチレン短繊維を少量しか配合していない比較例２及び超高分子量ポリエチレン短繊維をまったく含有しない比較例３では、耐熱耐久試験前後の摩擦係数に極端に差があった。また比較例３は走行初期も摩擦係数が高く、また耐磨耗性にも乏しいことが知見された。超高分子量ポリエチレン短繊維を過剰に配合した比較例４並びに繊維長が長い超高分子量ポリエチレン短繊維を配合した比較例５では、耐熱耐久性が極端に低く、打切り時間まで走行させることができなかった。また耐磨耗性も実施例と比べると不十分であった。そして、ゴム成分にＣＲを用いた比較例６では、耐熱耐久性、耐摩耗性が極端に乏しく、実使用上不可能なレベルであった。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明にかかる伝動ベルトは自動車用あるいは一般産業用の駆動装置などに装着できる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る摩擦伝動ベルトであるＶリブドベルトの断面斜視図である。
【図２】本発明に係る摩擦伝動ベルトである別のＶリブドベルトの断面図である。
【図３】本発明に係る摩擦伝動ベルトである更に別のＶリブドベルトの断面図である。
【図４】本発明に係る加硫ゴム組成物のＳＥＭ像である。
【図５】実施例における耐熱耐久試験のレイアウトを示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１ Ｖリブドベルト
２ 心線
３ 接着層
４ 圧縮層
５ 伸張層
６ リブ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦伝動面が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
【請求項２】
摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部が露出している請求項１記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項３】
ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃである請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項４】
ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維である請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項５】
摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項６】
摩擦伝動面を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部配合し、融点又は軟化点未満で混練したゴム組成物を融点又は軟化点以上で加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項７】
ゴムの混練は少なくとも２段階実施されてなり、最終段階にて前記混練を行う請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項８】
摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部を露出させてなる請求項６又は７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項９】
ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃである請求項６〜８のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１０】
ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維である請求項６〜９のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１１】
摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項６〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１】
摩擦伝動面が、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部含有するゴム組成物で構成されることを特徴とする摩擦伝動ベルト。
【請求項２】
摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部が露出している請求項１記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項３】
ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃである請求項１又は２記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項４】
ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維である請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項５】
摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルト。
【請求項６】
摩擦伝動面を、エチレン・α−オレフィンエラストマー１００重量部に対して、繊維長０．２〜８．０ｍｍのポリオレフィン短繊維を５〜５０重量部配合し、融点又は軟化点未満で混練したゴム組成物を融点又は軟化点以上で加硫成形することにより形成することを特徴とする摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項７】
ゴムの混練は少なくとも２段階実施されてなり、最終段階にて前記混練を行う請求項６記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項８】
摩擦伝動面からポリオレフィン短繊維の一部を露出させてなる請求項６又は７記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項９】
ポリオレフィン短繊維の融点又は軟化点が１００〜２５０°Ｃである請求項６〜８のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１０】
ポリオレフィン短繊維が超高分子量ポリエチレン短繊維である請求項６〜９のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【請求項１１】
摩擦伝動ベルトがＶリブドベルトである請求項６〜１０のいずれか１項に記載の摩擦伝動ベルトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−９２８８０（Ｐ２００７−９２８８０Ａ）
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２８２８５８（Ｐ２００５−２８２８５８）
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月１２日（２００７．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２８日（２００５．９．２８）
【出願人】（０００００６０６８）三ツ星ベルト株式会社 (730)
【Ｆターム（参考）】
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